JPH0522811U - 空圧式作業装置の安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空圧式作業装置における空圧アクチュエータ
に供給される空気圧が低下した場合に、その空圧式作業
装置の作動を停止させ、かつそのときの作動状態を維持
できるようにした空圧式作業装置の安全装置を提供す
る。 【構成】 安全装置１は、空圧アクチュエータ３１〜３
６に供給される空気の圧力が所定値以下に低下したこと
を検出する圧力検出手段２を備えてなる。そして、この
圧力検出手段２により空気の圧力低下が検出されたとき
には、封圧手段３，４により、各空圧アクチュエータ３
１〜３６内にある空気をその空圧アクチュエータ内に閉
じ込めるようにしている。

Description

【考案の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】 本考案は、いわゆる空圧アクチュエータにより駆動される空圧式作業装置の安 全装置に関する。 【０００２】 例えば、人間の腕に似せて作られるマニピュレータアームには、ゴム製のチュ ーブを用いて作られた空圧アクチュエータ（ゴム製空圧アクチュエータともいう ）が取り付けられていることが多い。この空圧アクチュエータでは、チューブ内 に空気を供給してその内部の圧力を上昇させると、そのチューブが径方向に膨張 し、空圧アクチュエータの軸方向には収縮力が発生する。このような空圧アクチ ュエータの収縮力を用いて、上記マニピュレータアームに、その肩部における起 立作動や関節部における屈曲作動、さらにはマニピュレータアームの先端部に設 けられた把持部の把持作動を行わせることができる。 【０００３】 【考案が解決しようとする課題】 しかしながら、そのようなマニピュレータアームを用いて作業を行っていると きに、空気圧の発生源であるコンプレッサが故障したりコンプレッサと空圧アク チュエータとを結ぶ配管に亀裂が生じたりして空圧アクチュエータに供給される 空気圧が低下すると、空圧アクチュエータに生じていた収縮力が小さくなる。即 ち、マニピュレータアームの自重量によりマニピュレータアームの肩部が倒伏作 動してしまったり関節部が伸長作動してしまったりする。これが、例えば構造物 の上方にマニピュレータアームを延ばして作業を行っている場合に起こると、マ ニピュレータアームがその構造物に干渉して、マニピュレータアームおよびその 構造物を破損させてしまうおそれがあるという問題がある。さらに、把持部にお ける把持力が低下して、把持していた物を落下させてしまうおそれもある。 【０００４】 本考案は、このような問題に鑑みてなされたものであり、空圧アクチュエータ に供給される空気圧が低下した場合に、マニピュレータアーム（空圧式作業装置 ）の作動を停止させ、かつそのときの作動状態を維持できるようにした空圧式作 業装置の安全装置を提供することを目的としている。 【０００５】 【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成するため、本考案の安全装置では、圧力検出手段により、空 圧アクチュエータに供給される空気の圧力が所定値以下に低下したことを検出す るようにしている。そして、この圧力検出手段により空気圧の低下が検出された ときには、封圧手段により、空圧アクチュエータ内にある空気をその空圧アクチ ュエータ内に閉じ込めるようにしている。 【０００６】 【作用】 このような安全装置では、圧力検出手段により配管内の空気圧の低下が検出さ れると、例えば、空圧アクチュエータの空気の給排口を閉じて空圧アクチュエー タを封圧状態となし、それ以上の空圧アクチュエータの伸長を阻止する。これに より、作業装置の作動は停止され、かつそのときの作動状態が維持される。 【０００７】 【実施例】 以下、本考案の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。 まず、図２に本考案に係る安全装置を備えたマニピュレータアーム２０を示し ている。 このマニピュレータアーム２０は、基台２１の上部に位置した肩部２２から伸 びる上腕部材２３と、この上腕部材２３の先端に肘関節部２４を介して取り付け られた前腕部材２５とを備えて構成されている。上腕部材２３は肩部２２を中心 として基台２１に対して起伏作動が自在となっており、また、前腕部材２５は肘 関節部２４を中心として上腕部材２３に対して屈伸作動が自在となっている。さ らに、前腕部材２５の先端には、対象物の把持・解放作動が自在なハンド２６が 取り付けられている。 【０００８】 ここで、上腕部材２３の起伏作動は、基台２１の側方に配置された２つのゴム 製空圧アクチュエータ（起立用アクチュエータ３１および倒伏用アクチュエータ ３２）により行われる。これらアクチュエータ３１，３２の下端部は基台２１の 脚部に固定されている。また、両アクチュエータ３１，３２の上端部はワイヤロ ープ４１により連結されている。ワイヤロープ４１は、肩部２２における起伏軸 上に取り付けられたプーリ４２に掛け回されている。このため、起立用アクチュ エータ３１内に空気を供給してその起立用アクチュエータ３１を収縮させると、 ワイヤロープ４１により回転駆動されるプーリ４２とともに上腕部材２３が起立 作動する。一方、倒伏用アクチュエータ３２を収縮させると、同様にして上腕部 材２３が倒伏作動する。 【０００９】 また、前腕部材２５の屈伸作動は、上腕部材２３の上方および下方に配置され た２つのゴム製空圧アクチュエータ（屈曲用アクチュエータ３３および伸長用ア クチュエータ３４）により行われる。屈曲用アクチュエータ３３は、上腕部材２ ３の基端部の上部と前腕部材２５の基端部の上部間に取り付けられている。一方 、伸長用アクチュエータ３４は、上腕部材２３の基端部の下部と前腕部材２５の 基端部の下部間に取り付けられている。このため、屈曲用アクチュエータ３３内 に空気を供給してその屈曲用アクチュエータ３３を収縮させると、前腕部材２５ が上腕部材２３に対して引き起こされるようにして屈曲作動する。一方、伸長用 アクチュエータ３４を収縮させると、前腕部材２５が上腕部材２３に対して引き 倒されるようにして伸長作動する。 【００１０】 さらに、ハンド２６の把持・解放作動は、前腕部材２５の上方に配置された２ つのゴム製空圧アクチュエータ（把持用アクチュエータ３５および解放用アクチ ュエータ３６）により行われる。これら両アクチュエータ３５，３６の基端部は 、上腕部材２３の基端部の上部に固定されている。また、両アクチュエータ３５ ，３６の先端部はワイヤロープ４３により連結されている。ワイヤロープ４３は 、ハンド用ハウジング２７に内蔵されたハンド２６の駆動力入力軸（図示せず） 上に取り付けられたプーリ（図示せず）に掛け回されている。このため、把持用 アクチュエータ３５内に空気を供給してその把持用アクチュエータ３５を収縮さ せると、ワイヤロープ４３によりプーリを介して上記駆動力入力軸が回転駆動さ れ、ハンド２６は把持作動（閉作動）する。一方、解放用アクチュエータ３６を 収縮させると、駆動力入力軸は把持作動時とは逆方向に回転され、ハンド２６は 解放作動（開作動）する。 【００１１】 これら各アクチュエータに対する空気の給排は、図１に示す空圧回路１０を通 じて行われる。 空圧回路１０は、コンプレッサ１１と、６つの給排制御バルブ１２，１２…， １２とから構成されている。コンプレッサ１１は上記各アクチュエータに供給さ れる空気（圧縮空気）を吐出する。コンプレッサ１１は、１次配管１３を介して ６つの給排制御バルブ１２，１２…，１２の入力ポートにつながっている。各給 排制御バルブ１２は電磁切換え弁であり、アクチュエータごとに設けられている 。各給排制御バルブ１２は、コンプレッサ１１から送られてきた空気を、対応す るアクチュエータ内に供給したり、そのアクチュエータ内の空気を外部に排出さ せたりする。これにより、そのアクチュエータの収縮・伸長作動が制御される。 なお、各給排制御バルブ１２の切換え作動は、バルブボディの側面に取り付けら れたソレノイド１２ａの励磁・非励磁を通じて行われる。さらに、ソレノイド１ ２ａを励磁する電気信号は、図示しない操縦装置からその操作に対応して出力さ れる。 【００１２】 各給排制御バルブ１２の出力ポートは、それぞれ対応するアクチュエータの空 気給排口に２次配管１４，１４…，１４を介してつながっている。 このような空圧回路１０によれば、上記操縦装置の操作に対応していずれかの アクチュエータを収縮・伸長作動させることができる。このようにして、マニピ ュレータアーム２０に所望の作動を行わせることができる。 なお、上記起立用アクチュエータ３１と倒伏用アクチュエータ３２、屈曲用ア クチュエータ３３と伸長用アクチュエータ３４、および把持用アクチュエータ３ ５と解放用アクチュエータ３６の作動は、それぞれ所定のバイアス圧を中心とし て一方のアクチュエータ内部の圧力を増加させるとともに、他方のアクチュエー タ内部の圧力を減少させることにより行われる。これにより、スムーズにマニピ ュレータアーム２０の起伏作動、屈伸作動および把持・解放作動を行わせること ができる。 【００１３】 ただし、コンプレッサ１１が故障したり、長い距離を有する１次配管１３に亀 裂が生じたりすることにより、各アクチュエータに供給される空気が減少すると 、アクチュエータ内の圧力が低下し、起立ないし屈曲作動を行わせるべく操縦装 置が操作されているにもかかわらず、マニピュレータアーム２０が自重量により 倒伏および伸長作動してしまうことになる。また、ハンド２６における把持力が 低下して把持していた物を落下させてしまうことにもなる。 そこで、上記空圧回路１０には、上記安全装置１が備えられている。 【００１４】 安全装置１は、圧力スイッチ（圧力検出手段）２と、メインブロック制御バル ブ３と、６つのブロックバルブ４，４…，４（以上、封圧手段）とから構成され ている。 圧力スイッチ２は、１次配管１３上に取り付けられ、その１次配管１３内の圧 力が前述のバイアス圧より高く設定された所定圧（例えば、各アクチュエータに 供給できる最大圧力）以下に低下したとき検出信号（電気信号）を出力する。 メインブロック制御バルブ３は、１次配管１３上における圧力スイッチ２より も下流側（ただし、各給排制御バルブ１２よりも上流側）から分岐して延びるブ ロック駆動用配管５上に取り付けられ、このブロック駆動用配管５の開閉制御を 行う。なお、このメインブロック制御バルブ３は電磁切換え弁であり、そのソレ ノイド３ａには上記圧力スイッチ２からの検出信号が入力される。このメインブ ロック制御バルブ３は、上記検出信号が未入力のときはブロック駆動用配管５を 開通させ、検出信号が入力されてソレノイド３ａが励磁されるとブロック駆動用 配管５を閉止（メインブロック制御バルブ３の下流側を外部に開放）する。 【００１５】 各ブロックバルブ４は、各２次配管１４，１４…，１４上に取り付けられてい る。このブロックバルブ４は２次配管１４を開通させる開位置と、２次配管１４ を閉止する閉位置とを有する２位置弁である。各ブロックバルブ４のバルブスプ ールの端部に形成される空圧室には、上記ブロック駆動用配管５がつながってい る。このようなブロックバルブ４のスプールは、通常はブロック駆動用配管５を 通じて上記空圧室に空気が供給されて開位置側にセットされる。そして、ブロッ ク駆動用配管５が閉止され、上記空気室内の圧力が下がると、スプリング４ａに より押されて閉位置側に移動する。 【００１６】 このように構成された安全装置では、１次配管１３内の圧力が上記所定圧以下 に低下すると、ブロック駆動用配管５が閉止される。このため、各ブロックバル ブ４が閉位置に切り換わり、各アクチュエータの空気給排口が封止される。これ により、各アクチュエータに対するそれ以上の空気の給排が阻止され、各アクチ ュエータ内に存する空気はそのアクチュエータ内に閉じ込められる。したがって 、各アクチュエータの内圧は、そのときの内圧のまま保持される。即ち、マニピ ュレータアーム２０の作動が停止し、かつそのとき作動状態が維持される。した がって、コンプレッサ１１の故障等が起こっても、それまで起伏・屈曲していた マニピュレータアーム２０が倒伏・伸長したり、ハンド２６に把持されていた物 を落下させたりする心配がなくなる。 【００１７】 なお、本実施例では空圧式作業装置としてマニピュレータアームを挙げたが、 本考案の安全装置が用いられる空圧式作業装置はこれに限られるものではない。 【考案の効果】 以上のように、本考案の安全装置を用いれば、空気源の故障や配管に生じた亀 裂等により空圧アクチュエータに対して供給される空気圧が低下したときは、空 圧アクチュエータ内に存する空気がそのアクチュエータ内に閉じ込められる。こ れにより、その空圧アクチュエータのそれ以上の収縮・伸長が阻止される。した がって、空圧式作業装置の作動もその時点で自動的に停止され、かつ作業装置は そのときの作動状態に維持される。こうして、空気圧の低下による空圧式作業装 置の不慮の作動が防止され、作業の安全が確保される。

【図面の簡単な説明】 【図１】本考案に係る安全装置を備えた空圧式作業装置
における空圧回路図である。 【図２】上記空圧式作業装置（マニピュレータアーム）
の斜視図である。 【符号の説明】 １ 安全装置 ２ 圧力スイッチ ３ メインブロック制御バルブ３ ４ ブロックバルブ １２ 給排制御バルブ１２ ２０ マニピュレータアーム ３１ 起立用アクチュエータ ３２ 倒伏用アクチュエータ ３３ 屈曲用アクチュエータ ３４ 伸長用アクチュエータ ３５ 把持用アクチュエータ ３６ 解放用アクチュエータ

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 空気の圧力を利用して作動する空圧アクチュエータによ
   って駆動される空圧式作業装置の安全装置であって、 前記空圧アクチュエータに供給される空気の圧力が所定
   値以下に低下したことを検出する圧力検出手段と、この
   圧力検出手段により前記空気の圧力低下が検出されたと
   きに、前記空圧アクチュエータ内にある空気をその空圧
   アクチュエータ内に閉じ込める封圧手段とから構成され
   ることを特徴とする空圧式作業装置の安全装置。